Исследовательская группа из Университета Цинхуа заявила, что разработала метод 3D-печати, позволяющий создавать объекты миллиметрового масштаба менее чем за секунду, что является значительным улучшением по сравнению с большинством современных объемных методов.
В работе, опубликованной в Nature, представлена система, которую команда называет цифровым некогерентным синтезом голографических световых полей, или DISH. Подход фокусируется на создании полного трехмерного светового рисунка внутри неподвижного объема смолы, а не на создании объекта слой за слоем.
Многие существующие методы объемной печати, такие как компьютерная аксиальная литография (CAL), основаны на вращении источника света или образца при проецировании рисунков на светочувствительную смолу. Такое вращение усложняет механические процессы и может ограничить скорость и стабильность печати. Кроме того, часто требуется более густая смола, чтобы предотвратить растекание отпечатанных структур до их затвердевания.
Метод DISH полностью исключает вращение контейнера со смолой. Вместо этого в системе используется быстро вращающийся оптический перископ, который, как сообщается, вращается до 10 раз в секунду, для проецирования множества световых узоров под разными углами. Эти узоры формируются цифровым микрозеркальным устройством и направляются в полимер через единый плоский оптический интерфейс.
Комбинируя эти проекции в быстрой последовательности, система формирует полное трехмерное распределение интенсивности света, которое практически мгновенно отверждает всю структуру.
Согласно документу, объекты миллиметрового масштаба могут быть напечатаны всего за 0,6 секунды. Заявленная скорость объемной печати достигает 333 кубических миллиметров в секунду при минимальном размере элементов около 12 микрометров. Команда также сообщает о сохранении разрешения примерно в 19 микрометров на глубине в один сантиметр, что превышает типичные пределы глубины резкости стандартной оптики.
Для достижения этой цели исследователи использовали итеративную оптимизацию голографических рисунков для каждого угла проекции, уточняя, как световая энергия накапливается в объеме смолы.
Технология все еще находится на экспериментальной стадии, но возможности ее применения широки. Высокоскоростное производство в таких масштабах может быть актуально для микрооптических компонентов, небольших роботизированных систем, гибкой электроники и биомедицинских каркасов.
Станет ли DISH коммерчески жизнеспособным, еще предстоит выяснить. Но, как доказательство концепции, это расширяет границы того, на что может быть похоже быстрое аддитивное производство.
